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Donnerstag, 30.03.2017
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Moos: Spiralen in der Schwerelosigkeit

Geordnetes Wachstum im All sorgt für Überraschung

Ein scheinbar primitives Moos hat für Überraschung unter Biologen gesorgt: In Experimenten an Bord zweier Spaceshuttle-Missionen wuchs das Moos Ceratodon purpureus unter Schwerelosigkeit nicht etwa wie erwartet in zufälligen, in alle Richtungen wuchernden Formen, sondern in geordneten Spiralen – immer im Uhrzeigersinn gedreht.
Moos Ceratodon purpureus unter Schwerelosigkeit gewachsen

Moos Ceratodon purpureus unter Schwerelosigkeit gewachsen

Die Wissenschaftler um Fred Sack, Professor für Pflanzenphysiologie und Molekularbiologie an der Ohio State Universität in Columbus waren von dieser ungewöhnlich Ordnung verblüfft: „Wir wissen nicht, warum das Moos nicht-zufällig im Weltraum wuchs, aber wir haben deutliche. Spiralförmige Muster gefunden.“

Das Moos Ceratodon purpureus ist eine verhältnismäßig primitive Pflanze, deren Wachstum und Orientierung durch spezielle Zellen und die auf sie einwirkende Schwerkraft gesteuert werden. Die in den Spitzen der Pflanzenteile sitzenden Zellen registrieren die Richtung der Schwerkraft und wachsen von ihr weg – und damit beispielsweise aus dem Boden in die Höhe.

Diese Schwerkraftreaktion ist in Reinform jedoch nur zu sehen, wenn das Moos in absoluter Dunkelheit aufgezogen wird, da die Ausrichtung nach dem Licht diesen „Richtungsgeber“ überlagert. „Die Art, mit der diese Zellen auf die Schwerkraft reagieren ist außergewöhnlich“, erklärt Sack. „In den meisten Pflanzen steuert die Schwerkraft das Wachstum der Wurzeln oder der Stiele, die aus vielen Zellen bestehen. Aber im Moos ist es nur eine einzige Zelle, die die Schwerkraft wahrnimmt und auf sie reagiert.“


In den Experimenten an Bord der Spaceshuttle wuchs das Moos in Petrischalen in einem geschlossen Schrank und wurde jeweils vor Wiedereintritt in die Erdatmosphäre und die Schwerkraft auf dem jeweiligen Wachstumsstand konserviert. Parallel dazu wurden Vergleichskulturen unter ähnlichen Bedingungen auf der Erde gehalten.

Die Wissenschaftler erwarteten von den Moosen, dass sie ähnlich wie bereits andere Pflanzen unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit, ohne den Richtungsgeber Schwerkraft ungeregelt in alle Richtungen wachsen würden. Stattdessen aber wuchs das Moos geordnet in zwei aufeinander folgenden Arten von Mustern: Das erste glich den Speichen eines Rades, die Zellen wuchsen von ihrem Aussaatpunkt aus auswärts. Später, in einer zweiten Phase, bogen sich die Spitzen aller „Speichen“ in eine Richtung und die gesamte Kultur wuchs zu einer Spirale heran.

“Die Ergebnisse sind ungewöhnlich, da wir diese Art von Wachstumsreaktion im Weltraum zu allerersten Mal beobachtet haben”, erklärt Sack. „Im Gegensatz zu dem geordneten Wachstum dieser Mooszellen wachsen alle anderen Pflanzen zufällig. Das Moos muss demnach ein genetisch bedingtes Wachstumsmuster besitzen, dass normalerweise vom Schwerkrafteinfluss überlagert und damit verdeckt wird.“
(Ohio State University, 02.02.2005 - NPO)
 
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